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Flink und vielseitig

Vertikale CNC-Bearbeitungszentren: Korpusse und mehr
Flink und vielseitig

Vertikale, CNC-gesteuerte Bearbeitungszentren punkten nicht nur mit geringem Platzbedarf. Der Blick in den Markt zeigt: Mit immer mehr Bearbeitungsmöglichkeiten leisten die „Vertikalen“ inzwischen deutlich mehr als flinke Korpusfertigung.

Autor: Manfred Maier

Sie sind geradezu geschaffen für Betriebe mit begrenztem Raumangebot. Die vertikale, raumsparende CNC-Bearbeitung folgt einem Durchlauf-Stationärprinzip: Spannzangen, Druckrollen, Vakuumspannsysteme oder Riemenantriebe fördern, positionieren und fixieren das Werkstück mit Gegendruck vor den vertikal auf und ab fahrenden Bearbeitungsaggregaten.

Die aufrechte, zumeist leicht geneigte Lage des Arbeitstisches gewährleistet ergonomisch günstiges Beschicken und Entnehmen. Dort wo es nicht um den reinen Durchsatz geht, ist die Einmann-Bedienung vorteilhaft: Nach der Bearbeitung kann das Werkstück zurück zur Beschickungsseite gefördert werden.
Die Bearbeitungsmaße sind großzügig. Von rund 200 x 35 mm bis zu 3200 x 1300 mm reicht das Angebot. Mit Umspannen und zustellbaren Werkstückauflagen vor und nach der Maschine können noch längere Teile bearbeitet werden.
Eine herausragende Stärke der Vertikalen ist die NC-gesteuerte Komplettbearbeitung von Korpusteilen und Fronten: Dübel- und Reihenlochbohrungen, Fräsungen und Bohrungen für Verbinder und andere Beschläge – Rückwandnuten und Rolladenführungen inklusive. Nachgelagerte Dübelstationen und in der industriellen Variante Beschlagsetzaggregate erweitern das Spektrum für die Korpusfertigung. Experten und Praktiker sind jedenfalls davon überzeugt: Die Korpusfertigung ist auf den vertikalen schneller als auf horizontalen CNC-Bearbeitungszentren. Inzwischen kommt auch das Fräsen immer mehr ins Spiel. Das Bearbeitungsspektrum ist breit gefächert und reicht weit über Korpuselemente und Fronten hinaus: Taschen, Griffrosetten, Gravuren, Flächenprofilierungen, Rahmenteile und geschweifte Fräsungen, z. B. an Möbelfronten, oder Ausschnitte an Arbeitsplatten sind einige Beispiele.
Mit bauartbedingt kleinen Z-Achsen und begrenztem Raum für größere Werkzeugdurchmesser und Wechsler hat die Fräsbearbeitung freilich auch ihre Grenzen. Bei komplexeren Fräsaufgaben, z. B. in 3D, müssen relativ lange Bearbeitungszeiten in Kauf genommen werden.
Hohe Flexibilität und die Fertigung in Losgröße 1 ohne nennenswerte Rüst- und Einstellzeiten sind Standard. Dazu stehen die Vertikalen in puncto Steuerung und Software den größeren Horizontalen nicht nach. Vom Touchscreen mit komfortablen Bedienoberflächen über bewährte Varianten der CAD/CAM-Anbindung bis hin zu Barcode- Systemen wird modernes Instrumentarium für die komfortable Programmierung und Bedienung der Maschinen geboten.
Die Investitionen in die vertikalen CNCs sind einigermaßen überschaubar. Mit Preisangaben halten sich die Hersteller jedoch aufgrund vieler Optionen zurück. Die Skala startet bei rund 35 000 Euro. Zwischen 40 000 und 45 000 Euro ist eine Frässpindel dabei. Bei höheren Leistungen und Ausstattung mit größeren Bohrköpfen, Werkzeugwechslern etc. geht es stufenweise an die 60 000 Euro und höher.
Der auf der Ligna 2015 recherchierte Marktüberblick dokumentiert die Offerten einiger Maschinenhersteller speziell für Klein- und Mittelbetriebe in alphabetischer Reihenfolge.
Biesse: Vertikale Vielfalt
Biesse offeriert mit Gruppenmitglied Brema eine umfangreiche Maschinenpalette für die vertikale CNC-Bearbeitung. Die Einsteigerklasse mit günstigem Preis-Leistungs-Verhältnis repräsentiert die „Skipper V31“, mit achsgesteuertem Spannzangen-System. Die modular aufgebaute Maschine bohrt, nutet, fräst und eignet sich für Losgröße 1 ohne nennenswerte Rüstzeiten. Zehn Vertikalbohrspindeln und die Horizontalspindeln (2 x 2 in X und 1 + 1 in Y) gehören zum Standard. Mit der 4,5-kW-Elektrospindel sowie der Nutsäge ist die Skipper eine vielseitige Maschine für kleine Betriebe. Sie verfügt über eine Nullpunktabnahme, erfasst Längenabweichungen und korrigiert bei Korpusseiten die Dübelpositionen. Die Bearbeitungsmaße reichen von 200 x 70 x 10 mm bis maximal 2500 (3000) x 900 x 70 mm.
Mit der „Brema Eko 2.1“ geht es für Schreiner eine Leistungsklasse höher. Der vertikale Arbeitstisch ist mit Gummirollen ausgestattet. Auch empfindliche Oberflächen lassen sich ohne Beschädigungsgefahr bearbeiten. Die Spannzangen sind mit einem System zum Vermessen der Plattendicke ausgestattet, wodurch sich die Programmierdaten in Echtzeit ändern lassen. Damit ist hohe Präzision auch bei Bearbeitungen in Z-Richtung gewährleistet. Laserbasierte Sensorik und Fotozellen vermessen das Werkstück in X und Y und ermöglichen Korrekturen bei Toleranzen. Die Bearbeitungsmaße betragen minimal 200 x 35 x 8 mm und maximal 2600 (3200) x 900 x 60 mm. Die Verfahrgeschwindigkeiten der Aggregate erreichen 65 m/min (X- und Y-Achse) und 20 m/min in der Z-Achse. Es sind Fräseinheiten von 4,5 bis 5,5 kW und Bohreinheiten mit 17 oder 23 Spindeln erhältlich. Ein automatischer Werkzeugwechsler mit acht Positionen erhöht die Flexibilität. Die „Brema Vektor-Baureihe“ ermöglich Bearbeitungen bis hin zum integrierten Dübeln und Beschlagsetzen. Auch eine vertikale Lösung für die Bearbeitung aller vier Werkstückkanten wird geboten.
Holz-Her: Großes Einsatzspektrum im Materialmix
Holz-Her hat in seiner Evolution-Baureihe inzwischen vier Vertikal-CNC’s unterschiedlicher Standardausstattung im Programm. Herausragendes Merkmal ist das zum Patent angemeldete Spannsystem: Das Spannen und der Transport des Werkstücks erfolgen mit vollautomatisch positionierbaren Vakuumsaugern auf der Fläche. Dieses materialschonende Prinzip ermöglicht die allseitige Bearbeitung bis zu einer Werkstücklänge von 1600 mm ohne Umspannen und damit die Komplettbearbeitung nicht nur auf der Fläche, sondern an allen vier Werkstückkanten, einschließlich 4-seitigem Formatieren, Umfräsen oder Profilieren. Ein Programm-Tool mit vorwählbaren Stückzahlen sorgt dafür, dass die Werkstücke aus der Maschine zum Beschickungstisch zurücktransportiert werden.
Top-Modell mit diesen Funktionen ist die „Evolution 7405 4-mat“ mit Bearbeitungsmaßen von 3200 mm in X-Richtung, 920 mm in Y-Richtung und für Plattengewichte von bis zu 75 kg. Materialdicken von 8 bis 70 mm werden durch die vollautomatische Werkstückanpassung ohne Rüstaufwand angepasst.
Die softwaregesteuerte, vollautomatische Saugerpositionierung verfügt über eine Durchgangsbohrerkennung. Die Laservermessung ermittelt das exakte Längenmaß des Werkstücks und sorgt für die automatische Korrektur der Toleranzen für maßabhängige Bohrungen z. B. auch bei bereits bekanteten Werkstücken. Das Performance-Paket mit seiner 7,5-kW-HSK-Frässpindel und einem 6-fach-Werkzeugwechsler macht die Evolution 7405 4-mat zu einem sehr vielseitigen CNC-Bearbeitungszentrum.
Für die Bearbeitung von Massivholzteilen wurden einfach einwechselbare Massivholzsauger entwickelt. Damit wird die Evolution-Serie noch vielseitiger: „Die Bearbeitungsmöglichkeiten auch geschweifter Massivholzteile, Möbelfronten aus MDF oder Massivholz, Fräsen und Bohren von Möbelfronten, Gravuren, Komplettbearbeitung von Thekenplatten etc. sind enorm“, heißt es bei Holz-Her.
Zur Ligna 2015 wurde die Evolution-Baureihe um zwei weitere Typen mit großzügigen Bearbeitungsmaßen erweitert. Die Type 7401 ist ein preisgünstiges Bohrzentrum mit neun vertikalen sowie sechs horizontalen Bohraufnahmen und einer Nutsäge. Mehr Flexibilität schafft der optionale XL-Bohrkopf mit bis zu 22 Bohrspindeln samt Nutsäge. Für Kunden, die ein Fräsaggregat wünschen, gibt es die Evolution 7402. Sie ist neben der 5,6-kW-Frässpindel mit den oben genannten Bohrkopfvarianten lieferbar. Ohne Rüstaufwand passen sich auch die neuen Mitglieder der Baureihe automatisch an unterschiedliche Materialdicken an. Als Option ist eine Laserlängenvermessung, ideal für bereits bekantete Werkstücke, lieferbar. Das Vakuumspannsystem der Baureihe wurde an die beiden neuen Typen angepasst. So lassen sich auch empfindliche Oberflächen und Materialien wie Hochglanzplatten sicher bearbeiten.
Alle Modelle sind mit Windows-Betriebssystem, schneller SSD-Festplatte, der neuesten Version von Campus/NC-Hops sowie darüber hinaus mit der Schnittstelle zum Korpusgenerator CabinetControl ausgestattet. Ein 22,5’’-Monitor sorgt für übersichtliche Bedienbarkeit.
Lohmeyer IQ: Korpusbau leicht gemacht
Das vertikale CNC-Bearbeitungszentrum „BAZ 825 IQ“ wurde speziell für den Korpusbau entwickelt. Es ist mit einem bewährten 3D-Korpusgenerator sowie der bekannten Bedienoberfläche NC-Hops ausgestattet. Nach der Eingabe der Korpusmaße und der Korpusgestaltung übernimmt die Software die Arbeitsvorbereitung: So wird z. B. eine Stückliste als Grundlage für den Zuschnitt auf der Formatkreissäge ausgegeben. Alternativ kann die Stückliste auch direkt der Plattenaufteilsäge DBS 525 IQ übermittelt werden.
Die maximalen Bearbeitungsmaße sind mit 2500 mm in X- Richtung und 850 mm in Y- Richtung definiert. Der Bohrkopf mit acht einzeln abrufbaren Vertikalspindeln und einem Bohrhub von 80 mm bringt Vorteile in der maximalen Aufspannlänge der Fräser sowie bei horizontalen Bohrungen von dickeren Werkstücken. Sechs Horizontalspindeln und ein Nutaggregat in X- Richtung vervollständigen das Bohraggregat. Somit können in einer Aufspannung alle notwendigen Lochreihenbohrungen, Konstruktionsbohrungen und die Rückwandnut für den Korpus erledigt werden. Für Fräsbearbeitungen entstehen keine weiteren Rüstzeiten. Die NC-gesteuerte Spannzange positioniert und spannt automatisch bei etwaigen Kollisionen um. Dabei liegt die Intelligenz der Maschine im Spannzangenbereich. Bei der Steuerung und der Software wurden keine Kompromisse eingegangen: In intensiver Zusammenarbeit mit CNC-Direkt wurde ein komfortables Paket geschnürt, damit der Bediener sich auf das Werkstück konzentrieren kann. Die notwendigen CNC-Fräsdaten werden im NC-Hops bereitgestellt. Ein 3D-Korpusgenerator rundet die Ausstattung ab.
SCM: Vielseitig auf kleiner Fläche
Die vertikalen Bearbeitungszentren der „Cyflex“-Reihe aus der SCM Group bieten Bohren, Fräsen und Nuten an fünf Seiten des Werkstücks auf kompakter Grundfläche (4,2 x 1,9 x 2,2 m).
Die unterschiedlich ausgestatteten Cyflex-Varianten F 900 Pro, H 810 Pro und HP 1300 können als Einzelmaschine oder als Durchlaufmaschine in Fertigungslinien genutzt werden. Im Stationärbetrieb wird das Werkstück nach der Bearbeitung zum Bediener zurücktransportiert.
Bearbeitet werden Werkstücke von min. 200 x 50 x 8 mm bis max. 3050 x 1300 x 90 mm. Die Arbeitsaggregate verfahren in Y und Z, die X-Achse ist am vertikalen Bearbeitungstisch montiert. NC-gesteuerte Spannzangen bewegen (Verfahrgeschwindigkeit bis zu 70 m/min) und positionieren die Platten für die Bearbeitung. Sie sorgen dafür, dass auch im Stückzahl-1-Modus im Prinzip keine Rüstzeit anfällt. An der Y-Achse sind Verfahrgeschwindigkeiten beim Fräsen, Bohren und Nuten bis zu 40 m/min. möglich. Fotozellen vermessen die Platte während der Bewegung und korrigieren automatisch eventuelle Längentoleranzen. Darüber hinaus misst die Maschine auch die Werkstückbreite. Weichen die Abmessungen vom Programm ab, gibt es eine Fehlermeldung. Die beiden unabhängig arbeitenden Bohrköpfe bei der Cyflex HP haben jeweils zwölf einzeln abrufbare Vertikalspindeln (7 in X, 5 in Y), zwei horizontale Spindeln für Bohrungen in X sowie eine horizontale Spindel für Y. Hiermit sind hohe Bohrleistungen möglich, weil beide Bohrköpfe gemeinsam im Einsatz sein können. Die integrierte Nutsäge (Sägeblatt-Durchmesser max. 120 mm) arbeitet fix in der X-Achse.
Das 6,6-kW-Fräsaggregat mit HSK F63 und Drehzahlen von 12 000 bis 18 000 min-1 arbeitet mit rechts/links-Drehung. Der 6-fach-Werkzeugwechsler reduziert die Rüstzeiten weiter und gewährleistet Flexibilität bei den unterschiedlichsten Fräsbearbeitungen – z. B. für Ausschnitte, Griffmulden oder Rollladenführungen.
Die NC-Steuerung arbeitet unter Windows 7 mit der auf Bedienkomfort und Produktivität ausgelegten CAD/CAM-Software Xilog Maestro. Die intuitive Bedieneroberfläche für CNC-Bearbeitungszentren mit Touchscreen-Monitor und den Modulen Maestro 3D für interpolierte dreidimensionale Oberflächen sowie der Simulations-Software Pro View ermöglicht ständige Kontrolle und Sicherheit bei der Bedienung.
In einer weiteren Ausbaustufe übernimmt die Cyflex auch das Dübeleintreiben inklusive Leimangabe.
Weeke: Multitalente in allen Leistungsklassen
Homag-Gruppenmitglied Weeke ist bereits vor rund fünf Jahren erfolgreich in die Marktlücke der Vertikalen gestoßen: Seitdem, dies wird betont, sei die „BHX 050/55“ weltweit mehr als 2500 Mal verkauft worden. Die kompakte, vertikale CNC-Maschine leistet auf knapp 5 m² die Arbeitsschritte Bohren, Nuten und Fräsen und ist damit prädestiniert für die Bearbeitung von Korpusteilen. CNC-gesteuerte Spannzangen (eine bei der BHX 050/055 und zwei bei der BHX 200) positionieren das Werkstück vor den vertikal verfahrbaren Aggregaten. Die Anpassung der Gegenlage an die Materialdicke erfolgt automatisch.
In der Standardausstattung verfügt die Maschine über acht vertikale Bohrspindeln mit Bohrer-Schnellwechselsystem. Optional erweiterbar ist sie über vier horizontale Bohrspindeln in X-Richtung und/oder zwei Bohrspindeln in Y-Richtung. Darüber hinaus ist die BHX 050 mit einer Nutsäge in X-Achse und mit einem 5-kW-Fräsaggregat ausgestattet. Die zu bearbeitenden Werkstückabmessungen betragen maximal 2500 (Option 3050) x 850 x 60 mm und minimal 200 x 70 x 12. Die Vektorgeschwindigkeiten werden mit 50 m/min in X- und Y- und mit 15 m/min in Z-Richtung angegeben.
In der nächsthöheren Ausstattung (BHX 055) liegt der wesentliche Unterschied in den 13 einzeln abrufbaren Vertikalbohrspindeln im Standard und den hier zusätzlich optional verfügbaren Werkzeugwechsler mit drei oder vier Plätzen. Um die Prozesse noch besser abzusichern, bieten die BHX-Modelle die Option der Plausibilitätskontrolle. Dabei wird das Werkstück über Sensoren in der Länge, Breite und Dicke vermessen und mit den angegebenen Daten im Programm abgeglichen.
Für kürzeste Einstellzeiten sorgt die einfache Programmierung und Bedienung über die WoodWop-Software und deren komfortable Bausteine aus der Homag-Gruppe. Als Option steht das innovative Touchscreen-Bedienkonzept PowerTouch zur Verfügung. Weeke stellt weiter den hochwertigen Maschinenbau heraus. Linearführungssysteme, Kugelumlaufspindeln, digitales Antriebssystem und die patentierte Spindelklemmung sind dazu einige Stichpunkte.
Deutlich leistungsstärker beim Bohren und Fräsen zeigt sich das vertikale Bearbeitungszentrum „BHX 200“ mit Bearbeitungsmaßen bis zu 3050 x 1250 x 80 mm. Hier ist als Alternative zur Split-Head-Konfiguration (mit insgesamt 36 High-Speed-Bohrspindeln) ein einzelnes Bohrgetriebe mit insgesamt 25 Bohrspindeln verfügbar. Zusätzlich stehen bei dieser Single-Head-Konfiguration zwei weitere integrierbare Elemente bereit: Ein zusätzlicher Scheibenfräser, der z. B. die notwendigen Bearbeitungen für den im Markt bekannten Clamex-P-Verbinder durchführt und/oder ein zusätzliches 3-spindliges Bohrgetriebe, um z. B. Topfbandbohrungen in nur einem Takt zu erledigen. Der Anwender muss sich nicht für eines der beiden Elemente entscheiden, sondern kann beide gleichzeitig nutzen. Die Nutsäge ist schwenkbar und mehr Leistung gibt es auch beim Fräsen: Dem 9-kW-Fräsmotor steht ein Werkzeugwechsler mit vier Plätzen zur Seite. Rund wird das Leistungspaket durch die Option „Dübeln“.
Mit der bereits im Standard verfügbaren PowerTouch-Steuerung lässt sich die Maschine sehr komfortabel bedienen. Alle BHX-Modelle können das Werkstück wieder zurück zum Einlegeplatz fördern. Für unterbrechungsloses Arbeiten bietet Weeke ein automatisches Werkstückrückführsystem. Ein Riemen-Transportsystem übernimmt die vertikal stehenden Werkstücke aus der Maschine. Über eine Winkelübergabe werden die Werkstücke zurücktransportiert.
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